Grandezas elétricas e Sistema de Unidades

Centro Federal de Educação Tecnológica de Santa Catarina
Departamento de Eletrônica
Eletrônica Básica e Projetos Eletrônicos
Grandezas elétricas
e
Sistema de Unidades
Clóvis Antônio Petry, professor.
Florianópolis, fevereiro de 2007.
Nesta aula
Seqüência de conteúdos:
1. Principais grandezas elétricas;
2. Lei de Ohm;
3. Fontes de tensão ideal e real;
4. Sistema internacional de unidades;
5. Padrões elétricos e convenções;
6. Exercícios.
Bibliografia
www.cefetsc.edu.br/~petry
Principais grandezas elétricas
Corrente elétrica:
• A corrente elétrica é originada a partir do movimento das cargas elétricas.
É, portanto, o fluxo de cargas por unidade de tempo.
• Representa-se a corrente elétrica pelas letras I, i ou i(t). A letra maiúscula
denota variáveis contínuas, que não variam no tempo.
•Variáveis dependentes do tempo são denotadas por letras minúsculas ou
por funções de t. Usa-se o formato itálico para diferenciar variáveis do texto
normal.
• A unidade de medida de corrente elétrica é o ampère (A). Normalmente
se utilizam também múltiplos e submúltiplos da unidade base, que são: - microampères (μA), miliampères
- (mA), kiloampères (kA), entre outras.
Principais grandezas elétricas
Tensão elétrica:
• A tensão elétrica está relacionada com a energia necessária para o
deslocamento de cargas elétricas. Também conhecida por voltagem ou
diferença de potencial.
• É representada pelas letras V, v ou v(t).
• A unidade de medida de tensão elétrica é o Volt (V) e também podem ser
usados múltiplos e submúltiplos como: kilovolt(kV), milivolt(mV), entre outros.
Símbolos de fontes de tensão
Principais grandezas elétricas
Resistência elétrica:
• Resistência elétrica é a oposição dos materiais à passagem da corrente
elétrica, ou mais precisamente, ao movimento de cargas elétricas. O
elemento ideal usado como modelo para este comportamento é o resistor.
• Representa-se a resistência pela letra R.
• A unidade de medida de resistência é o Ohm (Ω), mas é muito freqüente o
uso de múltiplos como o kilohm (kΩ) e o megaohm (MΩ) e submúltiplos
como o miliohm (mΩ) e microhm (μΩ).
Símbolo do resistor
Principais grandezas elétricas
Potência elétrica:
• Potência é a energia por unidade de tempo, fornecida ou recebida por um
elemento e é igual ao produto da tensão entre os terminais do elemento
pela corrente que o atravessa.
• Representa-se a potência pela letra P e sua unidade de medida é o Watt
(W).
• Normalmente se usam como múltiplos do Watt o kilowatt (kW) e o
megawatt (MW) e como submúltiplos o miliwatt (mW) e o microwatt (μW).
• A potência em um elemento de circuito pode ser determinada por:
Lei de Ohm
Lei de Ohm:
A expressão que relaciona as grandezas tensão, corrente e resistência nos
elementos de circuitos elétricos é denominada de Lei de Ohm e está
mostrada abaixo. Note que as expressões estão sendo mostradas para
variáveis contínuas.
Exemplo:
Se um resistor de 10 Ω é percorrido por uma corrente de 2 A,
a tensão ou diferença de potencial entre seus terminais é de 20 V.
Lei de Ohm
Exercício:
Demonstrar as expressões a seguir.
Fontes de eletricidade
As principais fontes são:
1. Baterias químicas e pilhas;
2. Geradores;
3. Energia térmica, eólica e hidráulica;
4. Energia nuclear;
5. Células de hidrogênio;
6. Fotocélulas;
7. Efeito piezoelétrico;
8. Termopares.
Capítulo 1 de:
Fontes de tensão real e ideal
Uma fonte de tensão ideal fornece na sua saída uma tensão que independe
da carga, ou seja, da corrente solicitada da fonte.
Rs
12 V
12 V
RL
Fonte de tensão ideal
RL
Fonte de tensão real
Capítulo 1 de:
Fontes de corrente real e ideal
Uma fonte de corrente ideal fornece na sua saída uma corrente que
independe da tensão nos seus terminais e da carga na saída da mesma.
5 A
5 A
Rs
RL
RL
Fonte de corrente ideal
Fonte de corrente real
Capítulo 1 de:
Fontes de corrente real e ideal
Um exemplo de como obter uma fonte de corrente:
Rs
10 Mohom
IL
Curva ideal
12 V
RL
Curva real
RL
Capítulo 1 de:
Correntes e tensões contínua e alternada
Tensões e correntes contínuas:
+
Vf
−
If
+
−
Vf
If
+
+
0
−
0
−
Tensão
t
Corrente
Capítulo 1 de:
t
Correntes e tensões contínua e alternada
Tensões e correntes contínuas (invertendo a fonte):
+
Vf
−
Vf
If
If
+
+
+
0
−
0
−
−
t
Tensão
t
Corrente
Capítulo 1 de:
Correntes e tensões contínua e alternada
Tensões e correntes alternadas:
vf
+
vf
−
if
if
+
+
0
−
0
−
t
Tensão
t
Corrente
Capítulo 1 de:
Sistema internacional de unidades
Inmetro – Instituto Nacional de Metrologia,
Normalização e Qualidade Industrial.
www.inmetro.gov.br
Sistema internacional de unidades
Sistema internacional de unidades
Notação científica completa:
X = ( x ± Δx ) u
V1 = (10,5 ± 0,1) V
Sistema internacional de unidades
Sistema internacional de unidades
Sistema internacional de unidades
Sistema internacional de unidades
Sistema internacional de unidades
Sistema internacional de unidades
Sistema internacional de unidades
Sistema internacional de unidades
Sistema internacional de unidades
Padrões elétricos e convenções
Padrões elétricos e convenções:
1. Unidades;
Número
2. Prefixos métricos;
0,000 001
3. Potências de 10:
Capítulo 2 de:
Potência de 10
Leitura usual
10-6
10 a menos seis
0,000 01
10-5
10 a menos cinco
0,000 1
10-4
10 a menos quatro
0,001
10-3
10 a menos 3
0,01
10-2
10 a menos 2
0,1
10-1
10 a menos um
1
100
10 a zero
10
101
10 a um
100
102
10 a dois
1.000
103
10 a três
10.000
104
10 à quarta
100.000
105
10 à quinta
1.000.000
106
10 à sexta
Padrões elétricos e convenções
Notação científica:
• O coeficiente da potência de 10 é sempre expresso com
uma casa decimal seguido da potência de 10 adequada.
300.000 = 3 ⋅ 10
5
871 = 8,71 ⋅ 102
7.425 = 7,425 ⋅ 10
0,001 = 1 ⋅ 10−3
0,015 = 1,5 ⋅ 10
−2
3
Padrões elétricos e convenções
Arredondamento de números:
Algarismo
duvidoso
5,6428 = 5,64
49,67 = 49,7
305,42 = 305
12,35 = 12,4
12,65 = 12,6
Padrões elétricos e convenções
Algarismos significativos:
cm
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Errado:
4,73cm
Correto:
4,7cm
Algarismo
duvidoso
cm
16
17
Errado:
16,6cm
Correto:
16,62cm
Algarismo
duvidoso
Exercícios
•Capítulo 1 - Problemas resolvidos
e problemas propostos (Pág. 13 até 18);
•Capítulo 2 - Problemas resolvidos
e problemas propostos (Pág. 28 até 34).
•Capítulo 1 - Problemas básicos para Fontes
de tensão e Fontes de Corrente (Pág. 13 até 19),
(Exercícios 1.1 até 1.11).
Próxima aula
Seqüência de conteúdos:
1. Introdução à eletrônica;
2. Sistemas eletrônicos;
3. Projeto integrador (PI);
4. Metodologia de projeto;
5. Entre outros ...